台風に乗って流れ着いた巨大な卵。新聞記者の酒井（宝田明）と純子（星百合子）はインファント島から来た小美人（ザ・ピーナッツ）から、それがモスラの卵だと教えられる。だが卵は興行主の熊山（田島義文）らの手に渡って見世物にされようとしており、取り戻そうとする小美人の声も届かない。そんなある日、台風で被害を受けた干拓地からゴジラが出現し街を蹂躙し始め、防衛隊の作戦も失敗に終わる。この危機を救えるのはモスラしかいないが、成虫モスラはまもなく寿命を迎えんばかりの状態になっていた……。